我的学习群里全是真大佬 第524章

不管他在纸上写得多漂亮,预言曲线画得多精确,这些东西在没有实验数据验证之前,就只是一个假说。

一个很漂亮的、自洽的、和已有观测吻合的假说,但依然是假说。

要把假说变成结论,得靠实验。

中性流测量。

三种味道一起数。

这个方向他已经想清楚了。

问题是:拿什么来数?

他把椅子转过来,面对一面空白的墙壁,物理感知(基础版)此时开始运转。

一条条可行方案在他脑中开始出现……

“中性流反应需要一个合适的靶核,靶核被中微子打中以后,走中性流通道,必须释放出一种容易被探测到的信号。”

什么样的靶核最合适?

要求有三条。

第一,结合能要低,否则太阳中微子的能量打不碎它。

第二,打碎以后释放的信号要明确、可探测。

第三,中性流截面对三种味道完全相同。

“氘核!”

物理感知(基础班)让李东找到了最正确的那一条方案。

氘核是一个质子加一个中子,是最简单的复合核,结合能只有2.2 MeV。

太阳硼八中微子的能量在5到15 MeV之间,远超过这个阈值,所以完全拆得动。

中微子通过中性流把氘核拆成一个质子和一个中子,释放出的自由中子在介质中扩散一段时间以后被另一个氘核俘获,俘获瞬间释放6.25 MeV的伽马射线。

探测这个伽马射线,就等于数到了一个中性流事件。

而且……这个反应的截面对三种味道的中微子完全一致。

靶核有了,靶核以什么形式存在呢?

重水。

氘代替了普通氢的水,D2O。

它既是靶,提供氘核,又是探测介质,切伦科夫辐射在水里传播效率很高。

一举两得。

“不过……好像有点费钱呀……”

李东叹了口气,他就是花钱的命呀,哎。

要知道太阳中微子的反应截面极小,要在合理的时间内积累足够的事件数,探测器的靶质量至少要到千吨级别。

一千吨重水!这可不便宜,重水每公斤的价格是普通水的几千倍,主要是用在特定型号的核反应堆里的。

一千吨的量级就意味着亿级别的资金,而且还涉及核材料管控。

而且探测器必须放在地下。

太阳中微子能到地面的本来就少,如果宇宙射线的本底把信号淹没了就什么都看不见。

所以探测器埋得越深,宇宙射线衰减得越多,本底就越干净。

……

川省LSYZ治州,雅砻江畔。

锦屏山横亘在两座水电站之间,一条近十八公里长的交通隧道从山腹穿过。

隧道在半山腰的位置有一条岔路,拐进去以后再走几百米,是一扇厚重的金属门。

门后面就是华夏锦屏地下实验室。

头顶是两千四百米厚的大理岩。

在这个深度上,来自太空的宇宙射线会被岩层层层过滤,通量只剩地表的一亿分之一。

因此没有比这里更安静的地方了。

对于粒子物理学家来说,安静不是指听不到声音,而是指探测器看不到不想看的东西。

宇宙射线穿过探测器会产生和信号长得一模一样的假事件,在地表做暗物质探测就像在演唱会现场听针掉地上的声音。

而锦屏的两千四百米岩石,会把演唱会的声音关在了门外。

这座实验室2010年建成投入使用,是华夏第一个极深地下实验设施,也是目前全世界覆盖最深的地下实验室。

和其他由矿井改建的实验室不同,锦屏依托水电站的交通隧道,汽车可以直接开进去,设备运输和人员通勤比坐矿井电梯方便得多。

岳迁今天一早就从西昌开了两个多小时的车进来了。

他是水木大学工程物理系的教授,也是锦屏地下实验室暗物质直接探测实验CDEX的负责人。

他常年穿冲锋衣,因为实验室里温度恒定在二十度左右,穿西装的人会被当成来参观的领导。

CDEX用的是高纯锗探测器。

原理不复杂:一块高纯度的锗晶体放在极低本底的环境里,如果有暗物质粒子和锗原子核发生碰撞,原子核会反冲,反冲产生的电离信号被探测器记录下来。

当然这个信号是非常微弱的,能量只有几个keV甚至更低。

岳迁此时正听着他自己博士生苏明哲的汇报。

“岳老师,500 eV以上的数据没问题,脉冲甄别干干净净。”

“但一旦降到500以下,您自己看。”

苏明哲把屏幕上的图表放大。

“这是体事件的脉冲上升时间分布,500 eV以上,两者分得很开,甄别效率在百分之九十九以上,但到了500以下,两条分布就开始重叠了,到300 eV的时候,基本上就糊在一起了。”

所谓体事件,是信号确实发生在锗晶体内部的事件,可能来自暗物质粒子的碰撞,是他们真正想看的东西。

岳迁盯着屏幕上那两条逐渐重叠的分布曲线,沉默了很久。

“你试过用上升时间以外的参数吗?”

苏明哲点了点头。

“试了,我把脉冲的衰减段也加进去做联合判别,能稍微好一点,但改善有限。”

“主要是低能段的脉冲采样点太少,什么特征到了那个尺度上都会被统计涨落吃掉。”

“换个思路。”岳迁站起来,走到白板前面,拿起一支马克笔,“你之前一直是在时域里做甄别,有没有想过,把脉冲做一次傅里叶变换,到频域里去看?”

苏明哲愣了一下。

“体事件和表面事件的电荷漂移路径不同,反映在频域上,高频成分的比例应该有差异。”

岳迁在白板上画了两条示意曲线。

“这个差异在时域上被噪声盖住了,但在频域上有可能更显著,因为你把能量集中到了特定的频率区间上。”

苏明哲想了几秒钟,眼睛亮了。

“我今晚试一下。”

“去吧。”

苏明哲转身就走向了数据分析室。

岳迁看着苏明哲离开后,就把马克笔放回了白板架上。

160 eV。

如果这条路走通了,CDEX的探测灵敏度能往下推一整个量级。

那片从来没有人触及过的轻质量暗物质区域,就可能第一次有人看见里面到底有什么东西了。

想到这里,他笑了一下。

在粒子物理里,没有人知道暗物质到底藏在哪个角落。

也许在他们拼命往下推阈值的路上,最先碰到的不是暗物质本身,而是别的什么意想不到的东西。

但不管碰到什么,先得推下去再说。

他回到了地面,准备回办公室给自己倒杯茶,这时裤兜里的手机忽然响了。

他楞了一下,要知道这个时间点一般是不会有人打他手机的,因为两千四百米的岩石会把信号挡得死死的。

没想到这才刚到地面就有电话,他掏出来看了一眼,是一个陌生号码。

“喂?”

“你好,岳教授。”对面的声音年轻,“我是李东。”

第448章 参观参观

“岳教授您好,我是李东。”

岳迁听见对方的声音,走向办公室的脚步停了下来。

要知道,现在李东这个名字,放在国内学术圈里那就是一章名片,名片的后面跟了一长串的后缀。

最年轻菲尔兹奖得主、朗兰兹纲领函子性方向、李氏定理……这些东西随便一个就足够让寻常的教授羡慕一辈子了。

但岳迁此时却不是敬仰,反而生出了一点点警觉。

搞理论的大牛,给搞实验的人打电话,十有八九不是来聊天的。

“李教授,”岳迁礼貌的问道,“您好您好,有什么事?”

“是这样,我想去锦屏地下实验室参观一下,不知道方不方便?”

参观……

岳迁眉头皱了皱。

在深地实验室这个圈子里,参观的意思其实就是:“我先考察考察,然后我有个实验想在你这儿做”。

过去这些年,他见过太多了。

锦屏地下实验室不是什么人都能进的。

十八公里长的交通隧道穿过锦屏山,连接着两座水电站。

头顶两千四百米的大理石层,把地表的宇宙射线压到只剩一亿分之一,这个数字意味着,在地球上几乎找不到比这儿更安静的地方了。

CDEX的高纯锗探测器就靠这份安静来捕捉暗物质粒子经过时那微乎其微的信号,哪怕一丁点外来的干扰,都可能把几个月的数据毁于一旦。

所以整个实验区对洁净度和放射性本底的控制是相当的严格的,氡本底要压到毫贝克勒尔量级,进出人员和设备都有严格的管控流程。

想到这里岳迁就更烦躁了……

因为前年有个团队,带了一批探测器部件进来安装调试,结果材料放射性本底严重超标,直接污染了相邻实验区的洁净环境,CDEX的高纯锗探测器灵敏度数据整整漂了三个礼拜才恢复正常。

苏明哲那孩子当时正在调频域脉冲甄别的阈值,三个礼拜的数据全作废了,气得他好几天都没说话。

而且那个组后来探测器没跑出预期结果,回去发了篇文章,结论部分含含糊糊暗示是实验室的本底水平不够理想。

岳迁看完那篇文章,气的把杯子都摔碎了。

所以现在但凡有人说想来参观,岳迁的第一反应就是:你到底要干什么?要占多大地方?要用多长时间?最关键的是……你的东西会不会把我的环境搞砸咯?

不过岳迁心里虽然有些不愿意,但是毕竟提要求的是李东,他也不好直接拒绝,于是说道。

“方便倒是方便,不过李教授,咱们实验室不太一样,不是那种对外开放的科普场馆,进来需要走水木这边的审批流程,安全培训、保密协议这些手续也得办……您要是确定想来的话……”

“没问题,我走流程。”李东回答得很干脆。

“那行,您先联系水木工程物理系这边的行政办公室,他们会安排后续的事情,具体流程我让我的学生发给您。”

“好,谢谢岳教授。”

“不客气。”